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主题:【原创】脑虹--从今年的诺贝尔化学奖说开去 -- mandman
今天,瑞典皇家科学院宣布,美籍华裔科学家钱永健、美国生物学家马丁·沙尔菲和日本有机化学家兼海洋生物学家下村修三人获得2008年度诺贝尔化学奖。帮助他们获奖的是绿色荧光蛋白(Green Fluorescence Protein, GFP)。这种蛋白为生物与医学实验带来革命,它发出的荧光像一盏明灯,帮助研究人员照亮生命体在分子层面和细胞层面的诸多反应。
科学家们用绿色荧光蛋白开发出各种荧光染料,广泛应用于生物和医学实验。使用这些荧光材料作出的最具代表性实验莫过于2007年的“脑虹”(Brainbrow)。
“脑虹”是一种彩色脑细胞成像技术,看上去极似印象派绘画。这项研究是以哈佛大学的博士后让·李维为首的研究团队完成的。研究的灵感就来自这个绿色荧光蛋白。研究人员将这种基因移植到实验老鼠体内,并且只让它们的神经元发光。最早那批实验鼠的神经元只发出绿光。后来研究人员设法给其他老鼠注入别的基因,使它们的神经元发出红光、黄光和绿光。研究者们能一次性就为几百个神经元细胞染上90多种色相鲜明的颜色,通过这种办法很大程度上解决了脑细胞成像的显示问题。
这种方法称为“脑虹”。利用“脑虹”,研究者将能够追踪神经元在神经系统中的活动,从而获得对神经系统的组织和功能的新理解。
对于“脑虹”技术,美国科学家杰夫·理查曼把“脑虹”比作彩色显示器。他说:“‘脑虹’和电视成像的原理有很大的相似之处,就像电视显示器能用红色、绿色与蓝色这三种原色的不同组合制造出各种颜色一样,‘脑虹’利用神经元细胞内所存在的三种以及三种以上的荧光蛋白质通过化合,生成多种色彩。”
不过,和电视显示器利用光波长短不同制造颜色不同,“脑虹”技术所需要的基本颜色取材于生物的色素基因。红基因色素来源于珊瑚,蓝色素则是利用水母中的绿色荧光色素加工而成。在整个研发“脑虹”技术的过程中,研究者们首先将色素基因与DNA打包成组,然后将这些组合直接插入可孕育成老鼠的细胞基因组。随着细胞的分裂、胚胎的形成,这些色素基因也随之分裂生长。为激活这些色素基因,研究人员还将一种来自细菌的重组基因植入老鼠的细胞内。凭着这些在老鼠大脑内部的不同部位或不同发育阶段使用色素基因的标记,科学家们就能轻易地对老鼠大脑中不同类型的细胞涂上不同的颜色。目前,哈佛大学的研究人员已通过“脑虹”技术观测老鼠的大脑神经系统,并且观察到了一些相当有趣的但不为人知的神经元细胞分布模式。
“如果你的电脑机箱里面有100根电线,而且每根电线的颜色都相同,那么你几乎不可能把每根电线都理清楚。”萨尼斯解释说,“但如果那些电线有100种不同的颜色,那么你要看清楚它们连向哪里、如何分叉就很简单了。”
以下就是部分发表的老鼠“脑虹”图片:
这幅图片显示的是脑干负责听觉的神经元细胞相互缠绕,哺乳动物听觉神经的轴突都很粗,部分原因是由于大脑对处理听觉信号的速度要求很高。
这幅图片显示的是一个脑干神经元细胞(红色)被来自其它神经元细胞(蓝色或者黄色)的残留信息所包围。脑干神经元负责大脑的低层功能,比如呼吸和心跳。
这幅图片显示的是小脑,小脑负责运动和身体平衡。
这幅图片显示的是连接大脑和躯体的神经索。这些细长的神经轴突连接大脑和肌肉的神经细胞,负责把来自大脑的指令传达到肌肉。
这幅图片显示的是胶质细胞。胶质细胞又称“星形细胞”,负责神经元细胞的正常活动与物质代谢,能够保护甚至修复神经元。
这幅图片显示的是大脑皮层(也叫“灰质”)的神经元细胞,这些神经元负责高级认知功能和不同的感官功能。
这幅图片显示的是负责学习和记忆的海马体,其中绿色椭圆体是胶质细胞,有很多细丝的就是神经元细胞。
- 相关回复 上下关系8
🙂【原创】脑虹--从今年的诺贝尔化学奖说开去
🙂真漂亮 暗香疏影月黄昏 字0 2008-12-26 00:08:21
🙂真好看,要是能搞到大图,我想把它们装饰在家里/办公室里。 九霄环珮 字0 2008-12-18 10:06:56
🙂時乎!命乎!? 2 修竹 字786 2008-12-12 23:09:11
🙂外国也有这种浪费人才的事情啊 暗香疏影月黄昏 字0 2008-12-26 00:07:57
🙂叹 看文章 字141 2008-12-14 20:37:13
🙂请楼主给个链接,可以下载这些照片的原版 高朋满座 字30 2008-10-11 20:36:52
🙂门外汉的一个问题 别离歌 字94 2008-10-10 19:28:54